[发明专利]一种湿法炼锌净化除钴过程电位稳定控制方法和系统

说明书

本申请公开了一种湿法炼锌净化除钴过程电位稳定控制方法和系统，该方法包括：获取除钴反应器中当前的实际电位值，其中，所述实际电位值是通过OPC获取的现场电位检测装置所检测到的；根据所述实际电位值与预设的电位值之间的差值确定与所述差值对应的基本调整量；计算所述除钴反应器的实际电位值在一段时间内的变化趋势，其中，所述变化趋势包括趋向期望区间和背离期望区间；根据所述变化趋势对所述基本调整量进行调节；至少根据调节后的所述基本调整量对锌粉下料量进行控制。通过本申请解决了现有技术中湿法炼锌净化除钴过程中所存在的问题，从而能够更好的去除钴离子。

技术领域

本申请涉及到炼锌领域，具体而言，涉及一种湿法炼锌净化除钴过程电位稳定控制方法和系统。

背景技术

净化工序是锌湿法冶炼生产过程中重要的环节之一，位于电解工序之前，其目的是去除溶液中的杂质离子，以保证电解工序平稳安全的进行。净化工序按照去除杂质离子的不同可分为除铜、除钴、除镉三个子工序。钴离子是这些杂质离子中最难去除的，也是影响电解效率与产品质量的一个关键参数，因此整个净化过程中除钴过程又是十分重要的环节。

除钴工艺是一个包含固、液、气三相反应的复杂过程，其中影响因素众多。湿法炼锌过程中主要通过添加锌粉使其与钴离子发生反应从而除去钴离子。锌粉添加量的多少会直接影响除钴的效果。若锌粉添加不足，则没有足够的锌粉与溶液中钴离子发生氧化还原反应，溶液中钴离子浓度难以达到工艺技术指标要求，影响产品质量；若锌粉添加过量，则锌粉容易与溶液中的氢离子发生氧化还原反应生成氢气，造成锌粉的浪费，增加经济成本。现场还通过向除钴反应槽内添加砷盐以加快反应速率，适量的砷盐作为催化剂能显著提高除钴效率，但是砷盐反应时会消耗锌粉，故砷盐过量的添加会造成锌粉的消耗，同时会抑制钴离子的还原；而砷盐过少的添加则难以保证除钴效果。除钴过程是在连续的反应器中进行，除铜后液流量的大小决定了溶液在反应器中的平均停留时间，即决定了除钴时间的长短。除钴过程是属于氧化还原反应，通过氧化还原电位(ORP)可以反映反应器中氧化还原反应的程度。在实际工业现场中，ORP能够实时检测，因而本实施例可以通过调整主要的控制量即锌粉的下料量将ORP控制在一定范围内，以保证除钴过程的除杂效果，进而保证后续生产的产品质量。

在净化除钴过程的控制中，在现有技术中存在这样的一个方案，在该方案中，考虑到除钴过程所具有的复杂的反应机理和动态特性，现场操作人员凭借经验的控制方式不足以保持除钴过程的稳定和优化运行，提出了一种除钴过程智能优化设置控制策略。控制策略由过程监控单元、锌粉利用率(ZDUF)估算单元、钴去除率(CRR)优化设置单元、氧化还原电位(ORP) 设置单元和基于案例推理(CBR)控制器组成。进程监控单元判断当前过程的状态。当过程处于稳定状态时，通过根据反应器的ZDUF为反应器分配合适的CRR来进行经济优化。为实现自动控制，将CRR通过集成模型转化为ORP的设定值，该模型也可以估算出口钴离子浓度。当过程处于异常状态时，基于案例的推理控制器被触发，通过提供控制变量的合理解决方案来处理不良情况。一项工业实验表明，通过使用所提出的控制策略，可以减少锌粉消耗，同时始终达到所需的除钴性能。通过将每个反应器的CRR限制在预定范围内，也可以提高除钴的稳定性。

对于该方案，当除钴过程处于稳态时，使用除钴过程智能优化设置控制策略来优化锌粉消耗。它由优化设置级、辅助级和传感器/执行器级组成。优化设置层根据各反应器出水钴离子浓度和CRR限制的要求优化各反应器的CRR。辅助层包含ZDUF估计单元和ORP设置单元。这两个单元为优化提供关键信息，并分别推导出控制变量的值。传感器/执行器级读取过程变量的实时值并将控制变量的设置值发送到执行器。这个最优控制框架的关键组成部分是CRR 最优设置单元、ZDUF估计单元和ORP设置单元。在每个优化步骤，ZDUF估计单元估计每个反应器的ZDUF，并将结果发送到CRR优化设置单元，在其中优化每个反应器的CRR。然后，将作为设计概念的CRR的值转换为使用集成过程模型的ORP设置单元中的ORP设置值。

在现有技术中还有另外一个方案。